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La evolución biológica a lo largo del tiempo puede seguir varios patrones diferentes. Factores como el medio ambiente y las presiones de depredación pueden tener diferentes efectos en la forma en que evolucionan las especies expuestas a ellos. Los biólogos evolutivos han etiquetado estos patrones diferentes como evolución divergente, convergente y paralela.

Evolución divergente

Cuando las personas escuchan la palabra «evolución», lo más común es que piensen en la evolución divergente, el patrón evolutivo en el que (por ejemplo) dos especies gradualmente se vuelven cada vez más diferentes. La evolución divergente ocurre cuando un grupo de una población específica se convierte en una nueva especie. Con el fin de adaptarse a diversas condiciones ambientales, los dos grupos se convierten en especies distintas debido a las diferencias en las demandas impulsadas por las circunstancias ambientales. A gran escala, la evolución divergente podría dar lugar a la creación de la diversidad actual de vida en la tierra a partir de las primeras células vivas. En una escala más pequeña, podría explicar la evolución de los humanos y los simios a partir de un ancestro común de primates. A escala molecular, podría explicar la evolución de nuevas funciones catalíticas de enzimas y topología de proteínas de membrana.

Evolución y especiación divergentes

Si diferentes presiones selectivas actúan sobre un organismo en particular, puede resultar una amplia variedad de rasgos adaptativos. Si solo se considera una estructura en el organismo, estos cambios pueden agregarse a la función original de la estructura o pueden cambiarla por completo. La evolución divergente conduce a la especiación, o al desarrollo de una nueva especie. La divergencia puede ocurrir en cualquier grupo de organismos relacionados. Las diferencias se producen a partir de las diferentes presiones selectivas. Cualquier género de plantas o animales puede mostrar una evolución divergente. Un ejemplo puede involucrar la diversidad de tipos florales en las orquídeas. Cuanto mayor sea el número de diferencias presentes, mayor será la divergencia. Los científicos especulan que cuanto más diverjan dos especies similares, indica un período de tiempo más largo en el que se ha producido la divergencia.

Ejemplos de evolución divergente

la Naturaleza ofrece muchos ejemplos de evolución divergente.

• Si una población que se cruza libremente en una isla se separa por una barrera, como un nuevo río, con el tiempo los organismos pueden comenzar a divergir. Si los extremos opuestos de la isla tienen diferentes presiones que actúan sobre la población, esto puede resultar en una evolución divergente.
• Si un determinado grupo de aves en una población de otras aves de la misma especie se desvía de su trayectoria migratoria normal debido a fluctuaciones anormales del viento, pueden terminar en un nuevo entorno. Si la fuente de alimento en el nuevo entorno es tal que solo las aves de la población con un pico variante son capaces de alimentarse, entonces este rasgo evolucionará en virtud de su ventaja de supervivencia selectiva. La misma especie en la ubicación geográfica original y que tiene la fuente de alimento original no requiere este rasgo de pico y, por lo tanto, evolucionará de manera diferente.
• También se ha producido una evolución divergente en el caso del zorro rojo y el zorro kit. Mientras que el zorro kit vive en el desierto, donde su pelaje ayuda a ocultarlo de sus depredadores, el zorro rojo vive en los bosques, donde su pelaje rojo se mezcla con su entorno. En el desierto, el clima dificulta que los animales eliminen el calor corporal. Las orejas del kit fox han evolucionado para tener una mayor superficie para que pueda eliminar el exceso de calor corporal de manera más eficiente. Los diferentes destinos evolutivos de los diferentes zorros están determinados principalmente por las diferentes condiciones ambientales y los requisitos de adaptación, no por diferencias genéticas. Si todos los miembros de una especie viven en el mismo ambiente, es probable que evolucionen de manera similar. La evolución divergente se confirma mediante un análisis de ADN en el que se puede demostrar que las especies que han divergido son genéticamente similares.
• El pie humano evolucionó para ser muy diferente del pie de un mono, a pesar de su ascendencia común de primates. Se especula que una nueva especie (los humanos) se desarrolló porque ya no había necesidad de balancearse de los árboles. Caminar erguido en el suelo fomentó alteraciones en el pie que dieron una mejor velocidad y equilibrio. Estos rasgos diferentes pronto se convirtieron en características que evolucionaron con el resultado de facilitar el movimiento en el suelo. Aunque los humanos y los monos son genéticamente similares, sus diferentes hábitats naturales fomentaron diferentes rasgos físicos para evolucionar para sobrevivir.

Evolución convergente

La evolución convergente causa dificultades en campos de estudio como la anatomía comparada. La evolución convergente tiene lugar cuando especies de diferentes ancestros comienzan a compartir rasgos análogos debido a un entorno compartido u otra presión de selección. Las circunstancias ambientales que requieren alteraciones estructurales o de desarrollo similares para fines de adaptación pueden conducir a una evolución convergente, aunque las especies difieran en su ascendencia. Estas similitudes de adaptación que surgen como resultado de las mismas presiones selectivas pueden ser engañosas para los científicos que estudian la evolución natural de una especie. La evolución convergente también crea problemas para los paleontólogos que utilizan patrones evolutivos en la taxonomía, o la categorización y clasificación de varios organismos basados en la relación. A menudo conduce a relaciones incorrectas y falsas predicciones evolutivas.

Ejemplos de evolución convergente

(1) Pterosaurio
(2) Murciélago
(3) Pájaro

Uno de los mejores ejemplos de evolución convergente implica cómo las aves, los murciélagos y los pterosaurios (todos los taxones diferentes que evolucionaron a lo largo de distintos linajes en diferentes momentos) llegaron a ser capaces de volar. Es importante destacar que cada especie desarrolló alas de forma independiente. Estas especies no evolucionaron para prepararse para circunstancias futuras, sino que el desarrollo del vuelo fue inducido por la presión selectiva impuesta por condiciones ambientales similares, a pesar de que se encontraban en diferentes momentos. El potencial de desarrollo de cualquier especie no es ilimitado, principalmente debido a limitaciones inherentes a las capacidades genéticas. Solo se conservan los cambios que son útiles en términos de adaptación. Sin embargo, los cambios en las condiciones ambientales pueden conducir a estructuras funcionales menos útiles, como los apéndices que podrían haber existido antes de las alas. Otro cambio en las condiciones ambientales podría resultar en alteraciones del apéndice para hacerlo más útil, dadas las nuevas condiciones.

Por ejemplo, las alas de todos los animales voladores son muy similares porque se aplican las mismas leyes de la aerodinámica. Estas leyes determinan los criterios específicos que rigen la forma de un ala, el tamaño del ala o los movimientos requeridos para el vuelo. Todas estas características son independientes del animal de que se trate o de la ubicación física. La comprensión de la razón por la que cada especie desarrolló la capacidad de volar depende de la comprensión de las posibles adaptaciones funcionales, basadas en el comportamiento y las condiciones ambientales a las que la especie estuvo expuesta. Aunque solo se pueden hacer teorías sobre las especies extintas y el vuelo, ya que estos comportamientos se pueden predecir utilizando registros fósiles, estas teorías a menudo se pueden probar utilizando información recopilada de sus restos. Tal vez las alas de los pájaros o murciélagos alguna vez fueron apéndices utilizados para otros fines, como planear, exhibir sexualmente, saltar, protegerse o usar los brazos para capturar presas.

Otro ejemplo de evolución convergente son los ojos de los cefalópodos (calamar y pulpo), que son notablemente similares a los de los humanos u otros mamíferos. Sin embargo, los mamíferos y cefalópodos han evolucionado los ojos completamente por separado, ya que la evolución de los vertebrados y los invertebrados divergió hace aproximadamente 500 millones de años, cuando todas las criaturas no tenían visión.

En varias especies de plantas, que comparten los mismos polinizadores, muchas estructuras y métodos para atraer a las especies polinizadoras a la planta son similares. Estas características particulares permitieron el éxito reproductivo de ambas especies debido a los aspectos ambientales que rigen la polinización, en lugar de las similitudes derivadas de estar relacionadas genéticamente por descendencia.

Otro ejemplo de evolución convergente es el caso de las mantellas y las ranas venenosas. Las ranas venenosas viven en América del Sur, mantellas en Madagascar. No tienen ninguna relación, pero tienen toxinas idénticas en la piel, que obtienen de las hormigas, que también son ejemplos de evolución convergente.

La evolución convergente se apoya en el hecho de que estas especies provienen de diferentes antepasados, lo que ha sido probado por análisis de ADN. Sin embargo, comprender los mecanismos que provocan estas similitudes en las características de una especie, a pesar de las diferencias genéticas, es más difícil.

Yi qi disfrutando de un refrigerio

Yi qi era un dinosaurio que vivió alrededor de 160 millones de años, encontrado en Hebei, China. Una vez recorrió los húmedos bosques jurásicos de ginkgo y coníferas, deslizándose de un árbol a otro. La característica única de este dinosaurio es que voló usando una membrana delgada, al igual que los murciélagos. Yi qi es el único dinosaurio conocido que tiene esto, y es un gran ejemplo de evolución convergente.

Evolución paralela

La evolución paralela ocurre cuando organismos no relacionados desarrollan las mismas características o mecanismos adaptativos debido a la naturaleza de sus condiciones ambientales. O dicho de otra manera, la evolución paralela ocurre cuando entornos similares producen adaptaciones similares. Las morfologías (o forma estructural) de dos o más linajes evolucionan juntos de manera similar en evolución paralela, en lugar de divergir o converger en un punto en particular en el tiempo.

Ejemplos de evolución paralela

Un ejemplo son los complejos patrones de plumaje que parecen haber evolucionado independientemente entre muchas especies de aves muy diferentes.

Un ejemplo molecular de Evolución Paralela es la especificidad de ligandos de represores y proteínas periplásmicas de unión al azúcar.

La evolución paralela se ejemplifica en el caso de los bucales timpanal y atympanal en las especies de hawkmoths, o Sphingidae. Estos insectos han desarrollado un tímpano, o tímpano, similar a los humanos como un medio para comunicarse a través del sonido. Los sonidos inducen vibraciones de una membrana que cubre el tímpano, conocida como membrana timpánica. Estas vibraciones son detectadas por pequeñas proteínas en la superficie de la membrana timpánica llamadas receptores auditivos. Dentro de la especie Sphingidae, dos subgrupos diferentes adquirieron capacidad auditiva al desarrollar alteraciones en sus partes bucales por una vía evolutiva claramente independiente.

La investigación de la biomecánica del sistema auditivo revela que solo uno de estos subgrupos tiene un tímpano. El otro subgrupo ha desarrollado una estructura bucal diferente que no tiene un tipano, pero tiene una bucal con características funcionales esencialmente las mismas que el subgrupo con el tímpano. La importancia evolutiva de cómo las capacidades auditivas se desarrollaron en paralelo en dos subgrupos diferentes de una especie revela que pueden existir mecanismos distintos que conducen a capacidades funcionales similares con diferentes medios para adquirir el mismo atributo funcional. Para ambos subgrupos, la audición debe haber sido una característica importante para que la especie sobreviviera dadas las condiciones ambientales.

Evolución y especiación paralelas

La especiación paralela es un tipo de evolución paralela en la que la incompatibilidad reproductiva en poblaciones estrechamente relacionadas está determinada por rasgos que evolucionan de forma independiente debido a la adaptación a diferentes entornos. Estas distintas poblaciones reproductivamente incompatibles y sólo las poblaciones que viven en condiciones ambientales similares, son menos propensos a convertirse en reproductivamente aisladas. De esta manera, la especiación paralela sugiere que hay buena evidencia de presiones selectivas naturales que conducen a la especiación, especialmente porque la incompatibilidad reproductiva entre poblaciones relacionadas está correlacionada con diferentes condiciones ambientales en lugar de distancias geográficas o genéticas.

Véase también

• Teoría de la evolución
• Macroevolución
• Microevolución
• Taxonomía

Bibliografía

Libros

• Merrell, David J. El Paisaje Marino Adaptativo: El Mecanismo de la Evolución. Minneapolis: University of Minnesota Press, 1994.
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Periodicals

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